在設(shè)計(jì)機(jī)床、切削刀具和夾具的過程中乓梨，高效地銑削微型模型和微型零件的各個(gè)部位時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)舞涮，令人膽怯。為一把刀具找到最佳的刀具路徑浓蜈，可以說也同樣令人感到困難豺研，因?yàn)闄C(jī)床操作者或許根本看不到或聽不到它在進(jìn)行切削。與一般的銑削操作不同阔踢，操作者沒辦法說出在切削中刀具的表現(xiàn)如何允逝，以便做出所需的改變，把這道工序最佳化蛋昙。此外宵绒，可能適合于 “ 典型 ” 銑削工件刀具路徑策略，并不能總是可以精致地沧源、按比例縮小以便用于微量銑削浴恐。

    　另外，醫(yī)療波财、電子和光學(xué)零件的小零件加工有更高的要求总枢。鑒于這個(gè)趨勢(shì)，位于德國 Aachen 市的 Frauhofer 生產(chǎn)技術(shù)研究所 (IPT) 最近發(fā)起了一個(gè)微量銑削研究項(xiàng)目退疫，與機(jī)床設(shè)備制造商和模具制造商聯(lián)合渠缕，目標(biāo)是開發(fā)出高效微型模具制造的策略和加工方法鸽素。在開發(fā)微量銑削 NC 軟件方面，他們已能高效地計(jì)算出公差為 0.1 微米的刀具運(yùn)動(dòng)亦鳞。位于美國密執(zhí)安州 Novi 市的 Cimatron 公司是一家軟件公司馍忽，它也參加了 IPT 項(xiàng)目。參與的結(jié)果是通過加入微量銑削工作的各種功能燕差，提高了 Cimatron E NC 軟件的性能遭笋。

 　　Uri Shakked 是 Cimatron 的一位產(chǎn)品經(jīng)理，擅長于微量銑削徒探。他提供了生成微量銑削刀具路徑時(shí)所要考慮的以下 5 個(gè)問題：

   　 1) 開發(fā)適合于微量銑削的加工策略瓦呼。高速加工與微量銑削之間確實(shí)存在相似之處，例如避免尖銳的刀具運(yùn)動(dòng)测暗。當(dāng)趨近角落時(shí)央串，刀具的路徑應(yīng)該是圓形的，圓度的大小取決于機(jī)床和進(jìn)給率偷溺。當(dāng)進(jìn)行微量銑削時(shí)蹋辅，在低于某一個(gè)值的情況下阅权，弄成圓形實(shí)際上沒有用娱陈。例如， 0.2 毫米的圓角就太大了啸需，因?yàn)榈湫臀⒘考庸さ目缍榷继貏e婿ㄓ（接近 0.01 毫米）。在這個(gè)例子中斯智，圓度值是跨距值的 20 倍各祠，這意味著接續(xù)的工序之間會(huì)產(chǎn)生寬溝，形成明顯的凹凸紋路和很差的表面質(zhì)量附舌。

    　Cimatron 開發(fā)的零重迭旋輪線法提供了清除這種切紋的方法渺纯。該方法用旋輪線的形式加工所有相關(guān)的區(qū)域，但為了防止雙重加工蛉差，刀具回程運(yùn)動(dòng)時(shí)從工件表面在 Z 軸方向提升正蹋。然后，在后續(xù)的正向運(yùn)動(dòng)中壕哩，刀具會(huì)以與刀具路徑相切的方向進(jìn)入钧宠。

    　高速加工使用高的進(jìn)給量，允許切屑排掉由切削導(dǎo)致的熱量扎运；高的主軸速度產(chǎn)生高的切削進(jìn)給量瑟曲；高進(jìn)給率減少了加工時(shí)間，允許用小的步距值進(jìn)行切削豪治。雖然進(jìn)給率受到刀具切削刃最大切屑尺寸的限制洞拨。但因?yàn)槲⒘裤娤鞯毒咧睆胶苄〕豆蓿鬏S速度通常太慢，不能產(chǎn)生高的切削進(jìn)給扣甲，從而限制了可得到的最大進(jìn)給率篮赢。例如，為了使 10mm 的刀具達(dá)到 100 米 / 分的切削進(jìn)給率琉挖，主軸速度應(yīng)該大約為 3200 轉(zhuǎn) / 分启泣。對(duì)于 0.1mm 的刀具，主軸轉(zhuǎn)速必須為 320 000 轉(zhuǎn) / 分示辈。這樣高的主軸轉(zhuǎn)速目前是沒有的寥茫。 0.1mm 的刀具最大可能的進(jìn)給率大約為 15 米 / 分，距公認(rèn)的高速切削相差很遠(yuǎn)矾麻。

　　用 0.1mm 直徑的切削刀具銑刺纱耻，如這圖所示的情況，在設(shè)備和編程軟件方面都有很大的困難仁墅。
 
    　2 ）逆銑通常比順銑效率更高刺盏。對(duì)于微量銑削，決定用逆銑還是順銑主要取決于被加工零件的特性冲倡∥福考慮到微型模具和微型零件上通常具備的精密特性，通常選擇逆銑方法蒸橡。

    　當(dāng)?shù)毒咻^長或工件壁很薄時(shí)单葡，微量銑削最適合用逆銑。當(dāng)切削刃切入材料時(shí)每玛，產(chǎn)生切削力雳梧，切削刃傾向于拉入工件，這就提供了一個(gè)穩(wěn)定的切削條件芦赔，很適合于軟材料和精致的零件托逝。

    　然而，逆銑會(huì)對(duì)刀具的切削刃造成潛在的損壞桥膝。當(dāng)切削刃完成切削時(shí)萤皂，它會(huì)被切削件退出。當(dāng)轉(zhuǎn)回進(jìn)入下一次切削時(shí)勾笆，它會(huì)鉆挖進(jìn)被切削件敌蚜。這就導(dǎo)致切削刃上的力迅速改變方向，從而縮短刀具壽命窝爪。
 
    　在順銑中弛车，刀具以最大的切屑尺寸咬合被切削件，刀具和零件傾向于互相推開蒲每。機(jī)床纷跛、工件和切削刀具必須有足夠的剛性以避免振動(dòng)喻括。否則，刀具壽命會(huì)縮短贫奠，表面質(zhì)量較差唬血。

   　 3 ）可能需要結(jié)合粗 / 精銑工序。粗精銑工序通常是分別進(jìn)行的唤崭，采用不同的主軸速度拷恨、進(jìn)給率和切深。但在微量銑削時(shí)谢肾，可能無法實(shí)現(xiàn)漩叶，特別是當(dāng)加工小型零件上高的、薄的壁或輪轂芬赢、軸套時(shí)狞朦。粗銑后的壁厚將不足以支持精銑操作，造成精銑的振動(dòng)或可能斷裂眷幢，至少壁表面的光潔度很差澎矗。

　　當(dāng)微量銑削時(shí)，薄壁銑削酒舶、粗标晤、精銑削應(yīng)合成一個(gè)工序。在壁的兩側(cè)据钱，在 Z 軸方向一層一層地切下捧练。刀具應(yīng)該傾斜亮绢，離開被加工的壁箭谴，以保證刀具與壁之間有一個(gè)接觸點(diǎn)。
 

　　銑削精密區(qū)域時(shí)留下的紋俘戈，能用零重迭旋輪線加以清除溉潭。用這方法，刀具反向運(yùn)動(dòng)在 Z 軸方向從工件提升起來少欺，然后刀具在切于相繼正向運(yùn)動(dòng)刀具路徑的方向切入喳瓣，產(chǎn)生較好的表面光潔度。

    　4) 應(yīng)保持恒定的刀具載荷赞别。在一般的模具制造應(yīng)用中畏陕，機(jī)床操作者常常手動(dòng)調(diào)整進(jìn)給率，如需要時(shí)換刀或手動(dòng)編輯刀具路徑仿滔，以使效率更高惠毁。由于在微量銑削中零件和使用的刀具微小，在加工過程中崎页，操作者沒有實(shí)際方法看到或聽到發(fā)生什么情況鞠绰。這就是為什么微量銑削軟件在整個(gè)切削過程中必須能精確保持恒定切屑載荷的緣故腰埂。

    　Cimatron 軟件能識(shí)別在整個(gè)過程中實(shí)際余留的裕量，并用這個(gè)數(shù)據(jù)來進(jìn)行取決于刀具載荷的調(diào)整蜈膨。這就能加快加工時(shí)間屿笼，同時(shí)保護(hù)精致的微量銑削刀具不會(huì)斷裂。在主要改變工件幾何形狀的粗切過程中强剥，該軟件仿真每層后遺留的裕量担擦。這樣能使刀具進(jìn)入以前各層清除過的位置，從而能使用較短的刀具切入較深的區(qū)域拟晋。

   　 在清除工序中琅芍，該系統(tǒng)能檢測(cè)出過多的材料，并自動(dòng)加上再粗銑工序馁筷。再粗銑運(yùn)動(dòng)可以防止刀具斷裂甸垄、保持恒定的刀具載荷和提高表面質(zhì)量。該軟件可根據(jù)要切除多少材料芥吧，自動(dòng)改變進(jìn)給率或把刀具路徑分成若干下游工步疤嘴。

    　5 ）當(dāng)心 CAD/CAM 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題。在單獨(dú)的 CAD 和 CAM 軟件包之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差漾衅，對(duì)加工精度有負(fù)面影響住卿。當(dāng)微量銑削時(shí)，這些不精確性會(huì)更加嚴(yán)重楞便。集成的 CAD/CAM 軟件包消除了這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題矫迹。例如，在一個(gè)相當(dāng)大的零件上的兩表面之間 0.005mm 的凹陷的轉(zhuǎn)換誤差可能不成問題呈野，因?yàn)榱慵梢話伖獾桶５谖⑿湍＞呋蛭⑿土慵蠏伖獬３Ｊ遣豢赡艿模蚨⑿豌娤鞯牧慵砻嫔媳幻埃梢郧宄吹酵瑯映叽绲陌枷荨?/p>

    　幾乎任何 CAM 編程工作都需要一些幾何修補(bǔ)過程军掂，這意味著 CAM 軟件應(yīng)該包括內(nèi)部 CAD 能力。當(dāng)制作模型時(shí)昨悼，冷卻和排出孔通常都蓋住蝗锥，以防止切削刀具加工到這些部位。另外率触，表面必須擴(kuò)展到在另一調(diào)整中將要加工的保護(hù)區(qū)终议。能不能產(chǎn)生或修改零件的幾何形狀，影響刀具路徑的編程方法葱蝗。

　　工藝裝備的 CAD 應(yīng)該由了解工藝過程需要的工具制造者來完成穴张，諸如 NC 編程員。在許多情況下垒玲，只有在編程過程中陆馁，才能清楚需要某種幾何修正找颓。

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